A furação é um processo caracterizado por apresentar dificuldades em relação à formação e remoção do cavaco da região de corte, e à geração de altas temperaturas devido ao cisalhamento e encruamento do material no fundo do furo, principalmente, na usinagem do aço inoxidável austenítico. Com isso a presença do fluido de corte com boas propriedades de refrigeração e lubrificação faz-se necessária para preservar a vida da broca e garantir um acabamento satisfatório do furo. Contudo, com a tendência mundial de diminuição da quantidade de fluido de corte dispendido, tem-se buscado técnicas diferentes de aplicação que utilize o lubrirrefrigerante em quantidades reduzidas. Associado a essas novas técnicas, vem sendo empregado cada vez mais o uso de partículas sólidas adicionadas ao fluido com o intuito de aumentar sua eficiência. Um tipo de partícula, que vem sendo aplicada em diversos setores produtivos devido a suas ótimas propriedades mecânicas, químicas e elétricas, é o grafeno. Sendo assim, pretende-se analisar o comportamento da furação do aço inoxidável austenítico AISI 304 utilizando flocos de multicamadas de grafeno dispersos em fluido de corte empregando o projeto de experimentos Box-Behnken A aplicação do fluido é feita externamente utilizando a técnica de quantidade reduzida com três vazões: 1,5 l/h; 2,0 l/h e 2,5 l/h. O comportamento do processo é avaliado pelos esforços de corte (força de avanço e momento torsor), pela rugosidade (média e total), e pelos desvios (dimensional e de circularidade) na entrada e na saída do furo. O desempenho do grafeno é avaliado pela comparação dos resultados da sua utilização com os de outras duas condições de aplicação do fluido de corte sem adições: em quantidade reduzida e em abundância. Teve-se como resultado que todas as variáveis respostas analisadas sofreram alguma influência da velocidade de corte e/ou da vazão do fluido aplicado em quantidades reduzidas. Os benefícios da lubrificação e refrigeração do grafeno são sentidos em alguns resultados, como nos menores valores médios de rugosidade e de desvio dimensional. Mas, na análise do processo como um todo, não se afirma que o fluido de corte com flocos de multicamadas de grafeno aplicado externamente em quantidade reduzida traz mais benefícios que o sem adições. / Drilling is a machining process characterized by difficulties in the formation and removal of the chip from the cutting region and the generation of high temperatures due to shearing and hardening of the material at the bottom of the hole, especially in the machining of austenitic stainless steel. Thus the presence of cutting fluid with good cooling and lubrication properties is necessary to preserve the drill life and ensure a satisfactory hole finish. However, with the worldwide trend of decreasing the amount of cutting fluid expended, different application systems have been sought which use the coolant in reduced amounts. Associated with these new techniques, the presence of solid particles added to the fluid has been increasingly used in order to enhance its efficiency. One of these particles, which have been applied in several productive sectors due to its excellent mechanical, chemical and electrical properties, is graphene. Therefore, it is intended to analyze the drilling behavior of AISI 304 austenitic stainless steel using multilayer graphene flakes dispersed in the cutting fluid using the Box- Behnken Design The application of the fluid is done externally by means of reduced quantity lubricant with three flows: 1.5 l/h, 2.0 l/h and 2.5 l/h. The behavior of the process is evaluated via thrust force and torque, average and total roughness, and dimensional and circularity deviations at the input and output holes. The performance of graphene is evaluated by comparing the results of its use with two other cutting fluid conditions: quantity reduced and abundance. It was found that all the analyzed responses variables had some influence of the cutting speed and/or the flow of the applied fluid in reduced quantities. The benefits of graphene lubrication and cooling are felt in some results, such as the lower values of average roughness and dimensional deviation. However, in the analysis of the process as a whole, it is not possible to state that the multilayer graphene flakes cutting fluid externally applied brings more benefits than without additions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-30Bitstream added on 2014-06-13T18:08:32Z : No. of bitstreams: 1 cruz_ced_me_bauru.pdf: 2306291 bytes, checksum: 490ef2d600c46e48d97b175d02746256 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A crescente competitividade do mercado, exigência por qualidade, padronização cada vez superior a necessidade de redução do desperdícios trazem cada vez mais a automação às indústrias. Por suas características, os processos automatizados podem ser melhorados com a utilização de métodos de controle e supervisão e, neste campo, a utilização de sensores e redes neurais artificiais têm cada vez mais destaque em pesquisa. No processo de furação, estudos relatam a aplicação bem sucedida destas técnicas na determinação do fim da vida de ferramentas, contudo, em muitas aplicações, apenas o controle do desgaste da broca não é suficiente para garantir a qualidade do produto. Diâmetro do furo usinado, rugosidade e a formação de rebarbas são alguns exemplos de importantes resultados do processo que não dependem exclusivamente da condição da ferramenta de corte, neste âmbito, estudos dedicados ao controle destas variáveis são limitados, senão inexistentes. Desta forma, este estudo foi conduzido buscando gerar uma contribuição à supervisão do processo de furação com foco na estimação do diâmetro e rugosidade do furo usinado. Utilizando um sistema multi sensores instalados em uma máquina ferramenta e corpus de prova compostos por uma liga de titânio seguida de uma liga de alumínio, registraram-se os sinais dos sensores durante o corte para variados parâmetros de usinagem. Os dados coletados serviram de entrada a uma rede neural artificial, que foi treinada com os valores de diâmetro e rugosidade medidos parte das amostras. Depois do treinamento, a rede capacitou-se a estimar os valores de diâmetro e rugosidade média a partir dos sinais coletados somados aos parâmetros de corte utilizados na concepção do furo. Os erros dos processo foram então calculados da diferença entre os valores medidos e as saídas obtidas. Os resultados demonstraram alta capacidade da rede em determinar as viariáveis desejadas / The growing market competitiveness, product quality requirements and just in time production concept is bringing every time more automation to manufacturing industries. Productivity and quality in machining process can be improved by using monitoring and controlling methods. Along the last decades, sensors and Artificial Neural Network have been successfully utilized in many drill wear monitoring systems. However, in many industrial fields, to supervise the tool wear is not enough to assure the product qualities. Roughnessm burr formation and hole diameter are some examples of important process results does not exclusively depend on the tool condition and in this area of knowledge the number of studies is limited or inexistent. Thus, this work brings a contribution on drilling process monitoring where the target was to determine the hole diameter and roughness using a multi-sensor system and artificial neural network. The speciments used were composed by a titanium alloy and aluminum alloy plates. The sensors were installed in a machine tool and the process was accomplished using several drilling parameters. The acquired sensors data were used a input in an artificial neural network which was trained with the roughness and diameter measured in some samples. After trained, the system was qualified to output the expected variables from the input signals. To calculate the errors these output values were compared with the samples measured. The results showed efficiency of the system in determining the roughness and hole diameters as the obtained errors can be considered low or neigligible for the majority of drilling industrial application

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In machining processes, cutting fluids when properly chosen and applied, may reflect benefits for the manufacture of parts and components. The fluid properties are essential so that it facilitates the machining process and reach as close as possible to the cutting edge, lubricating the chip/tool interface. The fluid can be a major problem for the environment and health of the operator. For this reason, several scientific and technological studies are constantly developed to investigate the performance and environmentally friendly alternative to machining operations. This work studies the effect of vegetable oils (sunflower, canola, soybean, corn and babassu) as cutting fluids applied as MQF - minimal amount of fluid in the machining forces for the drilling process of ABNT 1045 carbon steel, compared with application of fluid in abundance (overhead cooling), dry machining and commercial oil LB2000 as MQF, for different cutting conditions. It was studied the effect of cutting speed, feed rate and length of the hole. At lower feed rates the best results were obtained with canola oil followed by sunflower at higher feed rates. / Na usinagem, os fluidos de corte, quando escolhidos e aplicados apropriadamente, poderão refletir em benefícios durante os processos de fabricação. O método de aplicação do fluido selecionado deve permitir que o fluido de corte alcance o mais próximo possível da aresta de corte, lubrificando a interface cavaco/ferramenta. As propriedades do fluido são fundamentais para que ele facilite o processo de usinagem. No entanto, o fluido poderá representar grande problema para o meio ambiente e saúde do operador. Por este motivo, vários estudos de cunho científico e tecnológico são constantemente desenvolvidos para investigar o desempenho e alternativas para operações de usinagem. Uma das alternativas seria a utilização de um fluido menos agressivo ao operador e ao meio ambiente. Este trabalho estuda o efeito dos óleos vegetais (girassol, canola, soja, milho e babaçu) como fluidos de corte aplicados na forma Mínima Quantidade de Fluido (MQF), nas forças de usinagem, torque e vida da ferramenta para o processo de furação do aço ABNT 1045, comparados com aplicação de fluido em abundância (jorro), utilizando-se o óleo sintético VONDER, usinagem a seco e óleo comercial LB2000 na forma MQF, para diferentes condições de corte. Foram variadas a velocidade de corte, o avanço e a profundidade do furo. Para utilização de análise estatística, foram utilizados dois níveis, para cada uma das variáveis de corte, com repetição. Os resultados expressam que o melhor desempenho foi do óleo de canola para avanços menores, e o de girassol para avanços maiores. / Doutor em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In many applications of metalworking industry it is required mass production of parts containing holes with finish and tolerances typically from precision assembling, with working quality, ISO IT grade, ranging from IT7- IT5. But to produce these holes with tighter tolerances and with low geometrical errors, conventional twist drills may be not enough, so further processes are required, like reaming for example. Before any reaming process comes the drilling process, resulting in two different tools, two parts on necessary machining time, which in turn affects productivity and competitiveness. Therefore , any investment in the production of tools and techniques to reduce the machining time of close tolerance holes without affecting the integrity of the surface and preferably at a lower cost , will receive special attention from the machining community. In this context, this paper presents a technical and economic study of the use of special designed drill in replacement by a reamer the production of cylindrical holes of 10 mm diameter pieces of compacted graphite cast iron in terms of finish, roundness and dimensional deviation. It was also investigated the influence of the allowance in the final quality of the machined hole reamer. The surface of the holes and the microhardness of the machined holes were also analyzed and the tool wear was monitored. Finally, the economic analysis of the tools employed was performed. The results showed that special drill resulted in finish and dimensional deviation as good as those produced by the reamer. IT6 was the working quality obtained after reaming with reaming allowance of 0.5mm, while IT8 quality was obtained by using the special designed drill. Wear on special drill was lower than that observed in the reamer, and for the latter chipping occurred. Up to 29% of reduction in machining time was achieved by using the special drill, which resulted in a reduction of 33% cost as well. In contrast the values of cylindricity deviations were higher than those obtained with the reamers under the conditions investigated. The hardness was not affected by the processes employed. / Em muitas aplicações da indústria metal-mecânica exige-se a fabricação de peças com furos que apresentem acabamento e exatidão geométrica necessária para a montagem de precisão, normalmente com qualidade de trabalho variando entre ISO IT5-IT7. Mas para a produção destes furos de tolerâncias mais estreitas e com menores erros geométricos, as brocas helicoidais convencionais não são suficientes, de forma que são necessários processos subsequentes, como o alargamento, por exemplo. Antes de qualquer operação de alargamento vem à operação de furação, chamada de pré-furação, e assim para um furo alargado são necessárias no mínimo duas ferramentas diferentes, duas parcelas no tempo de usinagem, que por sua vez afeta a produtividade e competitividade. Portanto, qualquer investimento na produção de ferramentas e técnicas que permitam reduzir o tempo de usinagem de furos de tolerância estreita, sem afetar a integridade da superfície e de preferência com menor custo, receberá especial atenção da comunidade de usinagem. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo técnico e econômico do emprego de broca especial em substituição ao alargador, na produção de furos cilíndricos, de 10 mm de diâmetro, em peças de ferro fundido vermicular, em termos de acabamento, cilindricidade e desvio dimensional. Investigou-se também a influência do sobremetal na qualidade final do furo usinado pelo alargador. As paredes dos furos e a microdureza dos furos usinados foram também analisados e o desgaste das ferramentas foi monitorado. Por último, foi realizada a análise econômica das ferramentas empregadas. Os resultados mostraram que a broca especial resultou em acabamento e desvio dimensionais tão bons quanto aqueles produzidos pelo alargador. IT6 foi á qualidade obtida pelo alargador após furação com sobremetal de 0,5 mm, enquanto que a broca especial produziu qualidade IT8. O desgaste da broca especial foi menor que aquele dos alargadores, sendo que para estes últimos ocorreu lascamento. Cerca de 29% de redução no tempo de usinagem foram obtidos com á broca especial, o que resultou em um custo de produção 33% menor. Em contrapartida os valores dos desvios de cilindricidade foram superiores aqueles obtidos com os alargadores nas condições investigadas. A microdureza não foi afetada pelos processos empregados. / Mestre em Engenharia Mecânica